柔性钢框架内填再生混凝土墙结构抗震性能研究

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框架结构的承载力和刚度不仅取决于构件的截面尺寸,与节点的连接刚度有密切关系。本文将由再生粗骨料制作的轻质墙板引入柔性钢框架结构中,通过低周往复荷载试验对该结构的抗震性能进行了深入的研究,并利用有限元分析软件对其进行了模拟分析。结合试验与有限元的相关结论,给出了该结构体系的滞回性能参数和设计建议,为该组合结构体系的进一步研究和推广提供理论依据和实践经验。  首先,通过对4榀单层单跨1:3缩尺试件的拟静力试验,深入分析了结构的破坏模式、承载力、延性及耗能能力,讨论了节点刚度对结构性能的影响及再生混凝土墙板作为主要抗侧力构件的可行性。研究结果表明:再生混凝土墙板在增加结构体系承载力和刚度的同时,能缓解粱柱节点的柔性转动,改善节点受力。设置墙体后结构的承载力提高了1.5倍,峰值刚度提高3.3~3.8倍,延性系数在5.48~6.68之间,层间位移角1/50时承载力退化系数仍大于0.92,表明该结构具有较高的安全储备;同时,采用100%再生骨料取代率的试件比普通混凝土试件屈服荷载降低10%,而极限荷载基本一致,表明其与柔性框架组合后结构整体性能退化较小,可以作为主要抗侧力构件使用。  其次,分别采用组件法和等效T型件法对半刚性节点的刚度和承载力进行了计算,并根据试件真实尺寸,计算了本文涉及的平齐端板连接梁柱节点的弯矩一转角关系曲线。  最后,在试验的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS对该结构进行建模与分析,其中半刚性节点采用弹簧单元进行模拟,钢筋采用线性单元模拟,其余部件均为实体单元。根据材性数据赋予各部件属性,采用和试验中相同的加载制度,并结合试验结果,对有限元分析结果进行了对比分析。  本文的研究工作,论证了柔性钢框架内填再生混凝土墙板结构的合理性与可行性,并为该结构能应用于实际工程提供了试验依据和理论指导。
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